ABSTRACT Soil sampling is an important stage of digital soil mapping. The objective of this study was to characterize the spatial design of soil sampling using soil apparent electrical conductivity (ECa) and its optimized spatial sampling. For the characterization, it was used the Spatial Simulated Annealing (SSA) technique, incorporated on the software SANOS 0.1, and the method of response surface sampling design on the software ESAP 2.35. The ECa was measured at 1,887 points in an area of 6 ha located in the northwestern region of Spain. The EM38-DD equipment (Geonics Limited 2005) was used at 2 depths: vertical dipole (1.5 m effective measurement depth) and horizontal dipole (0.75 m effective measurement depth). Semivariogram showed trend for ECa in vertical dipole (ECa-V) and ECa in horizontal dipole (ECa-H). Software SANOS 0.1 and ESAP 2.35 were used to obtain the 40-point sampling scheme, using the 2 schemes (SANOS and ESAP). ECa-V estimation values at the 1,887 points were calculated with residual ordinary kriging. The sampling scheme obtained from ESAP was better than with SANOS.

A quantidade e a distribuição de tamanho dos sedimentos transportados pela enxurrada são influenciadas pelo manejo, cobertura e cultivo do solo e pela chuva, entre outros fatores, constituindo-se em aspecto importante no planejamento conservacionista do solo. O objetivo deste trabalho foi quantificar os sedimentos transportados pela enxurrada e relacioná-los com a velocidade de enxurrada, durante o cultivo da soja, em um experimento de chuva simulada sobre um Nitossolo Háplico alumínico típico, nos sistemas de manejo do solo conduzido desde 1998: semeadura direta em solo nunca preparado e com resíduos queimados (SQ); e uma aração e duas gradagens (AG). Nesses tratamentos, cultivaram-se aveia, soja, ervilhaca, milho, aveia, feijão, nabo forrageiro, soja, ervilhaca, milho e soja, nesta sequência, durante cinco anos e meio. Estudou-se um tratamento adicional, em que o solo foi mantido sem cultivo, porém preparado com uma aração e duas gradagens na mesma época de semeadura das culturas nos demais tratamentos (SC). No último cultivo da soja, cinco testes de chuva simulada foram aplicados sobre os tratamentos, com intensidade variando de 63 a 67 mm h-1 e duração de uma hora, 24 h após ter sido aplicada uma chuva (molhamento) com intensidade de 65 mm h-1 e duração suficiente para iniciar a enxurrada. Os sedimentos foram quantificados em amostras de enxurrada coletadas 10 min antes do término de cada chuva simulada. O tamanho de sedimentos foi influenciado pelo sistema de manejo do solo e pela quantidade de chuva: na condição sem cultivo do solo, houve maior quantidade de sedimentos de maior diâmetro do que na condição em que o solo foi cultivado; na condição de solo cultivado, a quantidade de sedimentos de menor diâmetro foi maior do que no solo sem cultivo; e houve tendência de aumentar a quantidade de sedimentos na enxurrada com o aumento do número de chuva simulada, nas diversas condições de manejo do solo e de tamanhos de sedimento. O modelo exponencial ajustou-se aos dados de quantidade e tamanho dos sedimentos e aos de velocidade da enxurrada e cobertura do solo; a quantidade de sedimentos diminuiu com a redução de tamanho destes, e a velocidade da enxurrada diminuiu com o aumento da cobertura do solo. O modelo potencial ajustou-se aos dados de D50 e velocidade da enxurrada, tendo o D50 aumentado com o aumento da velocidade.

Quantity and size distribution of sediments transported by runoff are influenced by soil management, cover and crop systems, and by rainfall, among other factors, representing an important aspect in soil conservation planning. The objective of this study was to quantify runoff sediments and relate them with runoff velocity, during soybean growth, in a simulated rainfall experiment initiated in 1998 on a typical Hapludox, under the following soil management systems: conventional tillage with one plowing plus two diskings (CT) and no-tillage on a never tilled soil with burned residues (NT). In these treatments, the rotation crop systems consisted of oat, soybean, vetch, corn, oats, bean, fodder radish, soybean, vetch, corn, and soybean. An additional treatment with bare soil with one plowing plus two diskings (BS) was also studied. Five simulated rainfall tests were applied to the treatments in the last soybean crop cycle, with an intensity of 63-67 mm h-1 for one hour, 24 h after a pre-wetting rainfall, with an intensity of 65 mm h-1 and long enough to initiate runoff. The sediments were quantified in runoff samples collected 10 minutes before the end of each simulated rainfall test, and were related with the runoff velocity. The sediment size in the runoff was influenced by soil management systems and the rainfall quantity. In the treatment without soil cover (BS), the quantity of coarse sediments was higher than in the treatments with cultivated soil, whereas in CT and NT treatments the quantity of fine-sized sediments was higher than in the BS treatment. More sediments tended to be transported in the runoff with the application of more rainfall events. The sediment quantity transported by runoff was related with the sediment size, fitting to a positive exponential model, while runoff velocity decreased exponentially with increased soil cover. The D50 index was related with other variables, fitting to the potential model and increasing with runoff velocity.

A rugosidade da superfície pode ser influenciada pelo tipo e pela intensidade do preparo do solo entre outros fatores. A vantagem de se usar índices fractais em estudos de microrrelevo é que eles permitem a partição das características da rugosidade em propriedades ou que dependem exclusivamente da escala ou que independem totalmente dela. Por outro lado, a geoestatística prove algumas ferramentas que podem ser úteis no estudo da dinâmica da variabilidade da superfície do solo, diferentes daquelas avaliadas pela dimensão fractal. Verificou-se se é possível aplicar geoestatística na análise da variação do microrrelevo de um Latossolo sob seis tratamentos de preparo do solo, a saber: grade de discos, arado de discos, escarificador, grade de discos+grade niveladora, arado de discos+grade niveladora e escarificador+grade niveladora. As medidas foram feitas logo após o preparo do solo e subseqüentemente após cumulativos eventos de chuva natural. Medições duplicadas foram feitas em cada tratamento para cada data, produzindo um total de 48 superfícies. Um rugosímetro de agulhas foi utilizado para as medidas da rugosidade da superfície. A área de cada parcela era 1,35 m por 1,35 m e as medidas espaçadas de 0,25 m, produzindo um total de 3025 pontos por parcela. Tendência devido à inclinação do terreno e causadas pelo preparo do solo foi removida dos dados experimentais. Foram ajustados modelos aos semivariogramas de cada superfície e os parâmetros desses modelos analisados e relacionados aos parâmetros de dimensão fractal. Foi encontrada relação entre a dimensão fractal, D, e os parâmetros dos modelos dos semivariogramas. O parâmetro de auto-afinidade, l, não mostrou relação forte com parâmetros dos modelos dos semivariogramas apesar de ter tido uma relação de potência entre D e l.

Surface roughness isinfluenced by type and intensity of soil tillage among other factors, and it changes considerably with rain. In microrelief studies the advantages of using indices such as the fractal dimension, D, and the crossover length, l, is that they allow the partition of the roughness characteristics into properties that depend purely on the scale and on a scale free component, respectively. On the other hand, some geostatistical parameters may provide different ways to understand soil surface variability not addressed with fractal parameters. Changes in fractal dimension and semivariogram parameters for surface roughness evolution were evaluated as a function of cumulative rainfall on Oxisol samples over six tillage treatments, namely, disc harrow, disc plow, chisel plow, disc harrow+disc level, disc plow+disc level and chisel plow+disc level. Measurements were taken in each tillage treatment after rainfall events yielding a total of 48 experimental surfaces measured with a pin microrelief meter. The plot had 135 cm by 135 cm and the sample spacing was 25 mm. Trends due to plot slope component with its concavities and convexities and to agricultural practices were removed from field data sets. A semivariogram model was fitted to each of the surfaces and the model parameters were analyzed and related to the fractal dimension, D, and crossover length, l. A relationship was found between the fractal dimension, D, and semivariogram model parameters. The cross over length, l,did not show as strong relationships with the semivariogram model parameters, even though there was a power relation between D and l.

O objetivo deste trabalho foi descrever o efeito da adição do calcário na variabilidade espacial de pH e Eh, em um Typic Plintacualf cultivado com arroz, em Corrientes, Argentina. O campo de 5.1 ha foi dividido em três subparcelas onde foram efetuadas aplicações de calcário dolomitico nos níveis zero, 625 kg ha-1 e 1250 kg ha-1. Amostras de solo foram coletadas em três estágios: antes da semeadura (condição anaeróbica), e duas outras amostragens em condições anaeróbicas. Noventa e seis amostras por sub parcela foram coletadas em cada um dos três estágios em grade de 11.9 x 20 m. O pH e o Eh do solo foram determinados nas amostras de solo pelos métodos de rotina. Os valores de pH aumentaram enquanto os de Eh diminuiram após a inundação. Os coeficientes de variação para pH foram muito baixos durante todos os três períodos estudados. Por outro lado, os CV para Eh foram inicialmente baixos mas tiveram aumento drástico a partir da segunda amostragem. A variabilidade espacial das propriedades do solo estudadas foi feita usando a análise de semivariogramas e o exame de mapas construídos com valores interpolados por krigagem. O pH revelou dependência espacial forte enquanto o Eh, dependência entre forte e moderada, para os três períodos estudados e para os três tratamentos de calcário. Em todos os 18 casos estudados (trê subparcelas, três doses de calcário e duas propriedades) foram ajustados modelos esféricos aos semivariogramas experimentais, caracterizados por um patamar estável e um efeito pepita baixo ou moderado. A variabilidade espacial do pH e do Eh foi bastante grande tanto em condições aeróbicas como anaeróbicas. Em geral, o pH foi o depedente espacial mais forte do que Eh e com menores alcances de dependência espacial. Mapas de isolinhas claramente mostraram a presença de variabilidade em pequena escala dentro de cada tratamento de calagem nas três épocas de amostragem. Nem pH nem Eh mostraram estabilidade temporal da distribuição espacial nas condições estudadas.

The aim of this study was to describe the effect of lime additions on the spatial variability of pH and Eh in a typic Plintacualf cultivated with rice, in Corrientes, Argentina. The 5.1 ha field was divided in three sub plots at which dolomitic lime additions were made at the rates zero, 625 kg ha-1 and 1250 kg ha-1. The soil was sampled at three stages: before sowing thus in aerobic conditions, and then two more times in anaerobiosis. Ninety-six samples per sub plot were taken on each of the three sampling stages on a grid of 11.9 x 20 m. Soil pH and Eh were measured by routine methods. The pH values increased, whereas Eh values decreased, following flooding. The coefficients of variation for pH was rather low during all the three studied periods. Conversely, the CV values for Eh were initially low but with a sharp increased in the second sampling date. The spatial variability of the studied soil properties was assessed using semivariogram analysis and examination of the maps constructed with values interpolated with kriging. Soil pH exhibited a rather strong spatial dependence, whereas soil Eh had a strong to moderate spatial dependence all over the three studied periods and for the three lime rates. Spherical models reaching a stable sill with low to moderate nugget effect were fitted to the experimental semivariograms for the 18 data sets (3 subplots, 3 liming rates and 2 properties) studied. Spatial variability of pH and Eh on rice fields was far from negligible both on aerobic and on anaerobic conditions. In general pH exhibited a stronger spatial dependence than Eh and also showed a tendency to present smaller ranges of spatial dependence. Contour maps clearly showed the presence of small scale variability for pH and Eh within each liming treatment and during each of the three sampling dates. Neither pH or Eh had temporal stability of the pattern of spatial distribution on field studied.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a rugosidade superficial do solo com diferentes porcentagens de resíduos vegetais após a aplicação de chuva simulada e comparar o desempenho de índices estatísticos e geoestatísticos. O experimento foi desenvolvido em um solo franco com baixa estabilidade estrutural sob preparo convencional, onde foram instaladas microparcelas de 1 m². As microparcelas foram submetidas a três sucessivas chuvas simuladas com 65 mm h-1 de intensidade, resultando em chuvas acumulativas de 25 mm, 50 mm e 75 mm. Cinco tratamentos sem repetição foram avaliados com diferentes quantidades de palha de milho (0, 1, 2, 3 e 4 Mg ha"1). O microrrelevo da superfície do solo foi medido antes da primeira chuva e depois da aplicação das três chuvas simuladas (cinco tratamentos e quatro superfícies), sendo adquiridos 20 conjuntos de dados. A rugosidade do solo foi medida com rugosímetro de agulhas a cada 0,03 m. Tendo como base as medições de rugosidade do solo foram gerados modelos de elevação digitais da superfície e, posteriormente analisados usando semivariogramas. Todos os dados tiveram dependência espacial e se ajustaram ao modelo esférico. Foi constatada uma relação significativa entre o índice de rugosidade aleatória (RR) e o patamar (C0+C1). Todos os tratamentos houve clara tendência de redução dos valores de patamar com o aumento da precipitação pluvial. A diminuição da rugosidade foi menor nos tratamentos com maior cobertura do solo (3 e 4 Mg ha-1). Desta maneira, verifica-se que os resíduos vegetais atuam limitando o declínio da rugosidade superficial. No tratamento-controle, sem palha, ocorreram os menores valores de efeito pepita (C0), ou seja, a menor descontinuidade espacial entre os tratamentos em estudo. O alcance (a) da dependência espacial revelou tendência de diminuir com o aumento da chuva acumulada, sendo mais evidente nos tratamentos com menor cobertura com palha (0, 1 e 2 Mg ha-1). A utilização do patamar e do alcance da variabilidade espacial para descrever a diminuição do microrrelevo superficial do solo é discutida.

The objective of this work was to investigate the decay of initial surface roughness induced by simulated rainfall under different soil residue cover and to compare classical statistical indices with geostatistical parameters. A conventionally tilled loamy soil with low structure stability, thus prone to crusting was placed at 1 m² microplots. Each microplot received three successive rainfall events which bring about cumulative 25 mm, 50 mm and 75 mm at 65 mm h-1 intensity. Five treatments without replication were tested with different corn straw quantities (0, 1, 2, 3 and 4 Mg ha"1). Soil surface microrelief was measured at the initial stage and after each simulated rainfall event. Five treatments and four surface stages were monitored, resulting in 20 data sets. Point elevation data were taken at 0.03 m intervals using a pinmeter. Digital elevation models were generated and analysed using semivariograms. All data sets showed spatial dependence and spherical models were fitted to experimental semivariograms. A very significant relationship was found between the random roughness index, RR, and the sill of the semivariogram (C0+C1). All the treatments showed a clear trend to sill value reduction with increasing precipitation. However, roughness decay was lower in treatments with higher straw cover (3 and 4 Mg ha-1). Therefore, residue cover limited soil surface roughness decline. The control treatment, without straw, showed the lowest nugget effect (C0), which means the lowest spatial discontinuity of all treatments in this study. The range of spatial dependence (a) also showed a trend to decrease with increased cumulative rain, which was most apparent in treatments without or with relatively low straw cover (0, 1 and 2 Mg ha-1). The suitability of using sill variance and range for describing patterns of soil surface microrelief decline is discussed.

Mapas de nutrientes do solo com base em uma amostragem intensiva são úteis para desenvolver práticas específicas de manejo. Os métodos geoestatísticos cada vez mais têm sido utilizados para determinar a correlação espacial e o alcance da dependência espacial de amostragens em diferentes escalas. Uma vez detectada a variabilidade espacial, o semivariograma experimental é modelado e usado para mapear as variáveis investigadas por meio da krigagem, um método de interpolação sem tendência e com variância mínima. O objetivo deste trabalho foi avaliar e mapear a distribuição espacial dos micronutrientes Cu, Zn, Mn e Fe em uma área agrícola, na Galícia, Espanha, sob condições climáticas do Atlântico Europeu. A krigagem ordinária foi aplicada inicialmente para se determinar os valores para os locais não amostrados. Posteriormente, a krigagem indicatriz foi utilizada para transformar o conteúdo de micronutrientes em valores binários, tendo os valores médios de cada nutriente como referência. Nos quatro micronutrientes estudados havia dependência espacial, expressa por meio dos parâmetros do semivariograma. A razão de dependência espacial foi avaliada por meio dos valores de efeito pepita e do alcance da dependência espacial, cuja dependência diminui na seguinte ordem Cu>Zn>Fe>Mn. A dependência espacial da combinação entre dois ou mais micronutrientes foi avaliada por meio do semivariograma indicador. De maneira geral, por meio da análise do semivariograma individual e do indicador notou-se baixa proporção entre os valores de efeito pepita e de patamar. Os mapas construídos por meio dos valores estimados com a krigagem indica triz demonstram semelhanças na distribuição espacial desses valores, o que sugere a delimitação de zonas de manejo.

Nutrient maps based on intensive soil sampling are useful to develop site-specific management practices. Geostatistical methods have been widely used to determine the spatial correlation and the range of spatial dependence at different sampling scales. If spatial dependence is detected, the modelled semivariograms can then be used to map the interested variable by kriging, an interpolation method that produces unbiased estimates with minimal estimation variance. The objectives of this paper were to examine and to map the spatial distribution of the micronutrients Cu, Zn, Fe and Mn on an agricultural area in Galicia, Spain, under European Atlantic climatic conditions. The ordinary kriging was first used to determine the values for the non-sampled locations, then the indicator approach was used to transform the micronutrient content values into binary values having the mean values of each nutrient as the threshold content. All four elements analyzed showed spatial dependence using the indicator semivariograms. The strength of spatial dependence was assessed using the values of nugget effect and range from the semivariogram, the fitted range values decreased in the order Mn >Fe >Zn >Cu. The spatial dependence of the combination of two or more of the studied micronutrients was also examined using indicator semivariograms. In opposition to spatial analysis of individual microelements, indicator semivariograms obtained for the binary coding of the variables showed a great nugget effect value or a low proportion of sill. The maps for each nutrient obtained using indicator kriging showed some similarity in the spatial distribution, suggesting the delimitation of uniform management areas.

A aplicação da geoestatística para o tratamento de dados de prospecção pode proporcionar informações úteis para a avaliação do potencial de mineralização. O objetivo deste estudo foi avaliar a distribuição espacial dos conteúdos de Au, As e Sb sobre uma grande área da província de Coruña, Espanha. Foi efetuada uma prospeção geoquímica obtendo-se um conjunto de 323 amostras. Determinou-se o conteúdo de macroelementos e elementos traço, por técnicas de análises de rotina. A variabilidade espacial foi avaliada mediante semivariogramas ordinários, semivariogramas cruzados e semivariogramas indicadores. Os coeficientes de assimetria e curtose, permitiram comprovar que as distribuições de frequência estudadas não se ajustam a uma distribuição normal. Os coeficientes de variação aumentam na ordem: Sb < As < Au. Foram observados coeficientes de correlação significativos entre Au, Sb e As, aínda que baixos. Foram ajustados modelos esféricos aos semivariogramas cujos valores de efeito pepita variaram entre 50% (As) e 57,8% (Au). Os semivariogramas cruzados de Au versus Sb e As proporcionaram menores efeitos pepita do que os semivariogramas individuais. Calcularam-se semivariogramas indicadores tomando média, mediana e distintos percentis, como referência. Foram obtidos mapas geoquímicos usando krigagem, krigagem indicatriz e cokrigagem para delimitar as anomalias geoquímicas. Os métodos empregados permitiram extrair informações de forma eficiente e melhorar análise dos fatores que controlam a mineralização e contribuindo assim para predições qualitativas e quantitativas.

The application of geostatistics to data obtained from geochemical prospecting process can provide useful information for evaluating mineralization potential. The objective of this study was to evaluate the spatial distribution of Au, As and Sb contents over a large area of the Coruña province, Spain. A geochemical survey was carried out from which a data set with 323 samples was collected. Macroelements and trace elements were determined by routine analytical techniques. The spatial variability was assessed using semivariogram and cross-semivariogram as well as indicator semivariogram analysis. Frequency distributions of the studied elements departed from normal, as indicated by skewness and kurtosis coefficients. Coefficients of variation ranked as follows: Sb < As < Au. Significant correlation coefficients between Au, Sb and As were found, even though the correlation values were low. Spherical models with nugget effects ranging from 50% (As) to 57.8% (Au) were fitted to the experimental semivariograms. Cross semivariograms of Au versus Sb and As showed smaller nugget variance than individual semivariograms. Indicator semivariograms were calculated taken mean, median, and different percentiles as threshold values. Ordinary kriging, cokriging, and indicator kriging were performed to generate geochemical maps. The method has succeeded in effectively extracting useful information, and improving the analysis of the metallogenic and ore-controlling factors, thereby playing an important role in qualitative and quantitative predictions.

A direção de semeadura influencia a rugosidade da superfície do solo, e, associada à chuva e outras variáveis, como a cobertura do solo pela copa das plantas, provoca a erosão hídrica do solo. Utilizando um simulador de chuvas de braços rotativos, foram feitos, em campo, cinco testes de chuva simulada sobre as culturas de aveia (Avena strigosa) e ervilhaca (Vicia sativa), com intensidade constante de 64 mm h-1, entre agosto e novembro de 2006, para avaliar as perdas de água e solo nos seguintes tratamentos, em duas repetições: semeadura mecanizada de aveia em linhas no sentido paralelo ao declive (AP); semeadura mecanizada de aveia em linhas em contorno no declive (AC); semeadura mecanizada de ervilhaca em linhas no sentido paralelo ao declive (EP); e semeadura mecanizada de ervilhaca em linhas em contorno no declive (EC). O experimento foi conduzido em um Cambissolo Húmico alumínico léptico, com declividade média 0,119 m m-1. A cobertura do solo pela copa das plantas foi maior na aveia do que na ervilhaca até o teste 2 de chuva simulada e maior na ervilhaca nos testes 3 e 4, não tendo variado com a direção de semeadura das culturas e tendo aumentado do início ao final do período de cultivo. O tempo de início da enxurrada foi maior na semeadura em contorno do que na semeadura em direção à pendente, nas duas culturas; o contorno apresentou menor taxa máxima de enxurrada e maior tempo para enxurrada máxima do que a pendente. A concentração de sedimentos na enxurrada diminuiu ao longo dos testes de chuva, tendo sido menor na aveia do que na ervilhaca, tendo sido 52 % menor na semeadura em contorno do que na direção da pendente. As perdas de solo diminuíram ao longo dos testes de chuva. Tais perdas na semeadura em contorno foram 12 % menores na aveia e 56 % menores na ervilhaca do que na pendente. As perdas de água apresentaram o mesmo comportamento das perdas de solo, porém com diferenças de menor magnitude. As perdas acumuladas de solo (PS) aumentaram com a lâmina (LC) e a erosividade (EI30) acumulada das chuvas, entre os testes 1 e 4, segundo as equações: PS = 0,859(1-e-0,0059LC) (R² = 0,99) e PS = 0,832(1-e-0,0004EI30) (R² = 0,99).

The sowing direction influences soil surface roughness, which, combined with rainfall and other variables, e.g., canopy cover, affects soil water erosion. Using a rotating-boom rainfall simulator, five tests of simulated rainfall were applied to black oat (Avena strigosa), and vetch (Vicia sativa), at a constant intensity of 64 mm h-1, between August and November 2006, to assess water and soil loss in the following treatment: mechanized seeding of oats in downslope rows; mechanized seeding of oats along contour lines; mechanized seeding of vetch in downslope rows, and mechanized seeding of vetch along contour lines. The experiment was conducted in two replications on an Inceptisol, with a mean slope of 0.119 m m-1. The canopy cover was greater in oat than vetch until rainfall test 2 and higher in vetch in the tests 3 and 4, with no variation due to the sowing direction of the crops and increasing from the beginning to the end of the growth period. The time until the water started to run off was longer in the treatments with seeding along contour lines than downslope, in both crops; the maximum runoff rate along the contour lines was lower and the time until maximum runoff rate longer. The sediment concentration in runoff decreased over the rainfall tests; it was lower in oat than vetch, and 52 % lower in contour than downslope sowing. Soil loss decreased over the rainfall tests; these losses were 12 % lower in oat and 56 % lower in vetch contour than downslope sowing; the water loss had the same performance as soil loss, although with lower magnitudes. The accumulated soil losses increased with accumulated rain volume (VR) and rain erosivity (EI30), between the first and fourth test, according to the equations: SL = 0.859 (1-e-0.0059VR) (R² = 0.99) and SL = 0.832 (1-e-0.0004EI30) (R² = 0.99).

A perda de nutrientes por erosão hídrica causa empobrecimento do solo e reduz a produtividade das culturas, além de causar contaminação da água. O N solúvel na água de enxurrada é biodisponível, contribui para a eutrofização das águas e, dependendo de sua forma e teor, é tóxico aos organismos aquáticos. Com o objetivo de avaliar os teores de NH4+ e NO3- na água de enxurrada, realizou-se um experimento com chuva simulada, de abril a novembro de 2006, num Cambissolo Húmico alumínico léptico, com preparo convencional. A combinação de três fatores foi estudada: espécie vegetal (cultura), forma de semeadura e teste de chuva simulada. Avaliaram-se as culturas de aveia-preta (Avena strigosa) e ervilhaca-comum (Vicia sativa). As formas de semeadura foram mecanizada em linhas no sentido da pendente do terreno, a lanço, e mecanizada em linhas em contorno no declive. Foram feitos cinco testes de chuva simulada, com intensidade constante e planejada de 64 mm h-1 e duração de uma hora: os quatro primeiros durante o ciclo de desenvolvimento das culturas e o quinto sobre os resíduos culturais mantidos na superfície do solo. A aplicação de N na forma de uréia em cobertura na aveia imediatamente antes da aplicação do primeiro teste de chuva resultou em maior teor de N-NH4+ na água de enxurrada, do que naquela proveniente do cultivo de ervilhaca, superando os teores aceitáveis para a comunidade aquática. O teor de N-NO3- na água de enxurrada foi maior na semeadura em contorno do que na pendente na presença de resíduos vegetais em decomposição na superfície do solo. Os teores de N-NH4+ e N-NO3- na água de enxurrada diminuíram ao longo do ciclo das culturas, aumentando no teste realizado sobre os resíduos culturais da ervilhaca, onde os referidos teores foram maiores do que sobre os resíduos de aveia.

Where nutrients are lost by water erosion the eroded soil is impoverished and crop productivity is reduced, apart from the water contamination. Soluble N in the runoff is biologically available and contributes to eutrophication of the water and, depending on the form and content in the water, may be toxic to aquatic organisms. In order to evaluate the N content in the form of ammonium and nitrate in the runoff water, an experiment was conducted with simulated rainfall from April to November 2006, on an Inceptisol under conventional tillage. A combination of three factors was studied: crop type, sowing form and simulated rainfall test. The crops black oat (Avena strigosa) and common vetch (Vicia sativa) were studied, as well as the sowing forms: mechanical, along rows in slope direction; broadcast by hand; and mechanized along contour lines; and five simulated rainfall tests, at a constant and planned intensity of 64 mm h-1 and rainfall duration of 1 h. The first four rainfall tests were applied during the crop cycles and the fifth on the crop residues maintained on the soil surface. Nitrogen application to oat as urea cover dressing, immediately before rainfall test 1, resulted in a higher N-NH4+ content in the runoff water from oat than from vetch, exceeding the acceptable level for the aquatic community. Under rainfall on residues in decomposition on the soil surface, the content of soluble N-NO3- in the runoff water was higher in the crops of contour sowing than of slope sowing. The contents of soluble N-NH4+ and N-NO3- in the runoff water decreased from the beginning to the end of the crop cycles, but increased in the rainfall test on vetch mulch, to higher values than in the treatment with oat residue.

A rugosidade da superfície pode ser influenciada pelo tipo e pela intensidade do preparo do solo, entre outros fatores. Em solos preparados o microrrelevo é aplanado consideravelmente com o acúmulo da chuva. A Geoestatística promove algumas ferramentas que podem ser úteis no estudo da dinâmica da variabilidade da superfície do solo. O objetivo desse estudo foi verificar se é possível aplicar geoestatística na análise da variação do microrrelevo do solo. Os resultados foram obtidos num Latossolo sob seis tratamentos de preparo do solo: grade de discos, arado de discos, escarificador, grade de discos + grade niveladora, arado de discos + grade niveladora e escarificador + grade niveladora. As medidas foram feitas logo após o preparo do solo e subseqüentemente após cumulativos eventos de chuva natural. Medições duplicadas foram feitas em cada tratamento para cada data, produzindo um total de 48 superfícies. Um rugosímetro de agulhas foi utilizado para as medidas da rugosidade da superfície. A área de cada parcela era 1,35 m por 1,35 m e as medidas espaçadas de 25 mm, produzindo um total de 3025 pontos por parcela. Antes da análise geoestatística, a tendência foi removida dos dados experimentais por dois diferentes métodos. Foram ajustados modelos aos semivariogramas de cada superfície, e os parâmetros desses modelos foram analisados. O método usado para remover a tendência influenciou os resultados geoestatísticos. O parâmetro geoestatístico razão de dependência mostrou que a dependência espacial aumentou para a maioria das superfícies com o aumento da precipitação pluvial acumulada.

Surface roughness can be influenced by type and intensity of soil tillage among other factors. In tilled soils microrelief may decay considerably as rain progresses. Geostatistics provides some tools that may be useful to study the dynamics of soil surface variability. The objective of this study was to show how it is possible to apply geostatistics to analyze soil microrelief variability. Data were taken at an Oxisol over six tillage treatments, namely, disk harrow, disk plow, chisel plow, disk harrow + disk level, disk plow + disk level and chisel plow + disk level. Measurements were made initially just after tillage and subsequently after cumulative natural rainfall events. Duplicated measurements were taken in each one of the treatments and dates of samplings, yielding a total of 48 experimental surfaces. A pin microrelief meter was used for the surface roughness measurements. The plot area was 1.35 × 1.35 m and the sample spacing was 25 mm, yielding a total of 3,025 data points per measurement. Before geostatistical analysis, trend was removed from the experimental data by two methods for comparison. Models were fitted to the semivariograms of each surface and the model parameters were analyzed. The trend removing method affected the geostatistical results. The geostatistical parameter dependence ratio showed that spatial dependence improved for most of the surfaces as the amount of cumulative rainfall increased.

A rugosidade superficial do solo é influenciada, entre outros fatores, pelo efeito residual de manejo do solo, pelo tipo de preparo e pela erosividade da chuva e, juntamente com a cobertura do solo por resíduos vegetais, influencia a erosão hídrica. O objetivo deste trabalho foi determinar, entre junho de 2005 e março de 2006, em um Nitossolo Háplico alumínico típico, o efeito de uma operação de escarificador e da erosividade de chuvas sobre a rugosidade superficial, nos seguintes sistemas de manejo do solo: preparo convencional sem cultivo do solo (SCE), preparo convencional com cultivo do solo (PCE), semeadura direta em solo nunca preparado e com resíduos queimados (SQE) e semeadura direta tradicional (STE). Nos tratamentos PCE, SQE e STE, cultivaram-se aveia-preta, soja, ervilhaca comum, milho, aveia-preta, feijão preto, nabo forrageiro, soja, ervilhaca comum, milho e aveia-preta. Aplicaram-se cinco testes de chuva simulada, com 64 mm h-1 e duração de 20, 30, 40, 50 e 60 min cada um. Entre o segundo e o terceiro teste de chuva simulada ocorreram 57 mm de chuva natural; entre o terceiro e o quarto, 21 mm; e entre o quarto e o quinto, 30 mm. Determinou-se a rugosidade superficial imediatamente antes e logo após o preparo do solo com escarificador e imediatamente após cada teste de chuva simulada. A rugosidade original e linear da superfície do solo não foi influenciada pelo manejo, enquanto a rugosidade ao acaso teve essa influência, ao final de um pousio de seis meses. Diferentes sistemas de manejo do solo mantidos em pousio por seis meses resultaram em diferente rugosidade original, linear e ao acaso, quando o solo foi submetido à operação de escarificador. A rugosidade ao acaso foi menos influenciada pela declividade do terreno do que pelas marcas de preparo do solo, tendo diminuído com o aumento da erosividade das chuvas. Essa mesma rugosidade apresentou coeficiente de decaimento temporal semelhante nos sistemas de manejo do solo semeadura direta e preparo convencional.

Surface soil roughness is affected by many factors, such as the residual effect of the soil management, tillage and rainfall erosivity and, together with the soil cover of crop residues, influences water erosion. The objective of this study was to determine the effects of a chiseling operation, together with rainfall erosivity, on soil surface roughness, from June 2005 to March 2006, in an aluminic Typical Hapludox, under the following soil management systems: bare soil under conventional tillage (BCT), cultivated soil under conventional tillage (CCT), no-tillage in a never-tilled soil with burnt plant residues (BNT), and traditional no-tillage (TNT). The crop sequence in the treatments CCT, BNT and TNT was black oat, soybean, common vetch, corn, black oat, common bean, fodder radish, soybean, common vetch, corn and black oat. Five simulated rain tests were applied, with a constant intensity of 64 mm h-1 and durations of 20, 30, 40, 50, and 60 min each. Natural rains during the experimental period accounted for 57 mm, between the 2nd and 3rd rainfall test; 21 mm, between the 3rd and 4th test; and, 30 mm, between the 4th and 5th test. The surface roughness was determined immediately before and immediately after the chiseling tillage, and immediately after each test of rain simulation. The original and linear soil surface roughness was not influenced by the management, unlike random roughness, at the end of a six-month fallow period. The original, linear and random roughness in different soil management systems was affected by a six-month fallow period, when the soil was subjected to chiseling. Random roughness was less influenced by soil slope than by tillage marks, which decreased with the increasing rainfall erosivity. The coefficient of decay of this kind of soil roughness was similar in the studied soil management systems under no tillage and conventional tillage.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a rugosidade e a tortuosidade da superfície do solo, preparado com diferentes doses de resíduo cultural de milho, e relacioná-las com o volume de chuva simulada. Em um Cambissolo, em La Coruña, Espanha, em agosto de 2005, avaliou-se a rugosidade superficial, no preparo mínimo sob chuva simulada, com as doses de 0, 2, 4, 6 e 8 t ha-1 de resíduo de milho picado e semi-incorporado ao solo. Aplicaram-se oito testes de chuva simulada, com 65 mm h-1 e 60 min cada um. A rugosidade e a tortuosidade, ao acaso, foram menores do que na condição linear e, as desta condição foram menores do que na condição original. A redução da rugosidade e da tortuosidade, em decorrência das chuvas, diminuiu com o aumento da dose de resíduo de milho. A rugosidade superficial foi mais fortemente influenciada quando se eliminou o efeito da declividade do terreno do que quando se eliminaram, simultaneamente, os efeitos da declividade e das marcas de preparo do solo para o seu cálculo.

The objective of this work was to determine the surface roughness and the tortuosity of the soil tilled with different doses of corn residues, and to relate them to simulated rainfall volume. In an Inceptisol, in La Coruña, Spain, in August of 2005, the surface roughness and tortuosity were evaluated in the minimum soil tillage system under simulated rain, with the doses 0, 2, 4, 6, and 8 t ha-1 of corn residues semi-incorporated to the soil for manual tillage. Eight tests of simulated rain were applied, with 65 mm h-1 and 60 min each one. The surface roughness and tortuosity were determined before the application of the residue, immediately after the soil tillage and immediately after the 1st, 2nd, 4th, 6th and 8th tests of the rain. The reduction of the roughness and of the tortuosity, due to rain, decreased with the increase of corn residues doses. The superficial roughness was more strongly influenced, when the effect of land steepness was eliminated, than when were eliminated, simultaneously, the effects of steepness and of tillage marks for this calculate.

O preparo do solo altera as suas condições físicas de superfície e subsuperfície e, conseqüentemente, influencia os valores dos fatores que se relacionam com a erosão hídrica. Considerando estes aspectos, realizou-se um experimento de erosão em campo, sob a ação de chuva simulada, entre outubro de 1999 e maio de 2000, na região do Planalto Sul Catarinense, tendo por objetivo a avaliação de alguns fatores relacionados com a erosão hídrica do solo na condição de equilíbrio do escoamento superficial, em três métodos de preparo do solo. No estudo, utilizou-se Nitossolo Háplico alumínico de textura argilosa, apresentando, no local do experimento, 0,14 m m-1 de declividade. Os tratamentos avaliados foram: (a) preparo reduzido (escarificação + gradagem); (b) preparo convencional tradicional (aração + duas gradagens), e (c) preparo convencional alterado (aração + duas gradagens + duas rastelagens), os dois primeiros em solo continuamente cultivado e o último em solo mantido continuamente sem cultivo (tratamento-testemunha). Os tratamentos foram caracterizados em termos de rugosidade ao acaso e cobertura superficiais do solo, as quais foram avaliadas imediatamente antes e depois do preparo, no dia anterior à aplicação da chuva simulada. O teste de chuva foi realizado por ocasião da semeadura da soja, na intensidade constante de 64 mm h-1 e com duração variável (até alcançar 30 min de enxurrada constante, em cada tratamento). O preparo do solo aumentou a rugosidade superficial ao acaso e diminuiu a cobertura por resíduo cultural em graus diferenciados, dependendo do método de preparo empregado. O preparo reduzido foi o tratamento mais eficaz no aumento da rugosidade superficial do solo ao acaso e na manutenção da cobertura por resíduo cultural. Os tempos de início e equilíbrio da enxurrada foram relativamente altos e pouco afetados pelos métodos de preparo do solo estudados. A velocidade da enxurrada, a concentração e o tamanho dos sedimentos, bem como a taxa de perda de solo, aumentaram com a diminuição da rugosidade e da cobertura superficiais do solo, enquanto a taxa de infiltração da água da chuva diminuiu. A taxa de descarga e o coeficiente de enxurrada - parâmetro C da Fórmula Racional -, aumentaram com a diminuição da rugosidade e da cobertura superficiais do solo.

Tillage influences both surface and subsurface soil physical conditions, and consequently the values of the factors related to the rainfall-water erosion process. A field experiment using simulated rainfall was conducted from October, 1999 to May, 2000, in the Planalto Sul Catarinense region, Lages, Santa Catarina State, Brazil, in order to evaluate some of the factors related to the rainfall-water erosion process under steady runoff-rate, with three different soil tillage methods. The soil used in the study was a clayey Typic Hapludox with 0.14 m m-1 slope at the experimental site. The evaluated treatments consisted of: (a) reduced tillage (chiseling + disking), (b) typical conventional tillage (plowing + double-disking), and (c) modified conventional tillage (plowing + double-disking + double hand-harrowing). The first two treatments were applied in continuously cultivated soil and the last one in continuously uncultivated-soil (control treatment). Both the soil surface random-roughness and soil surface residue cover were characterized in the treatments through measurements immediately before and after tillage, on the day before simulated rainfall application. The rainfall test was applied by the time of soybean planting, at a constant intensity of 64 mm h-1 and varying durations (until completing 30-min of constant runoff in each treatment). Soil tillage increased the random-surface roughness and decreased surface cover to different degrees, depending on the type of equipment. Reduced tillage was the most effective treatment in terms of both increasing random surface roughness and maintaining the soil surface cover. The periods until starting runoff and reaching runoff-peak were relatively long and little affected by tillage treatments. Runoff velocity, sediment concentration and size of eroded sediments in the runoff-water, and soil loss rate increased with the decrease in both surface roughness and surface cover, while rainfall-water infiltration in the soil decreased. Runoff discharge and its associated runoff coefficient - parameter C in the Rational Equation - increased as surface roughness and surface cover decreased.

A rugosidade superficial do solo é afetada, dentre outros fatores, pelo tipo de preparo, volume de chuva e estabilidade dos agregados estruturais diante da ação destrutiva da água. Em um Inceptisol, num experimento de erosão sob chuva natural realizado há 15 anos, no Sul da região do Planalto Catarinense, Brasil, avaliou-se a rugosidade superficial, a qual foi expressa por meio dos índices: rugosidade (RR), tortuosidade (T) e diferença de elevação limite (LD), no cultivo do milho, em 2003, e no cultivo da aveia, em 2004, em cujos períodos experimentais precipitaram 229 e 350 mm de chuva, respectivamente. Além disso, em 2004, entre os dois cultivos, avaliou-se a estabilidade dos agregados em água, expressa pelo diâmetro médio ponderado (DMP) e diâmetro médio geométrico (DMG) dos agregados. Os tratamentos de sistemas de manejo do solo foram: preparo convencional (PC) com uma aração + duas gradagens; cultivo mínimo (CM) com uma escarificação + uma gradagem, e semeadura direta (SD), ambos cultivados com milho e aveia, além de um tratamento adicional sem cultivo do solo (SC) em preparo convencional com uma aração + duas gradagens. A rugosidade foi avaliada em cinco oportunidades no cultivo do milho e em quatro da aveia, sendo a primeira avaliação imediatamente após o preparo do solo, e as demais, em intervalos sucessivos de 15 dias. A rugosidade inicial do solo foi alta e diminuiu com o aumento do volume das chuvas nos tratamentos SC, PC e CM, enquanto, na SD, a rugosidade foi alta apenas no cultivo da aveia e apresentou variação muito pequena com o aumento da chuva. O SC apresentou a maior redução da rugosidade ao acaso, enquanto a menor redução ocorreu na SD. A rugosidade superficial foi reduzida da condição original, na qual não se retiraram os efeitos da pendente e das marcas do preparo do solo, para a condição ao acaso, na qual esses efeitos foram retirados. A rugosidade superficial ao acaso relacionou-se inversamente com o volume das chuvas naturais. O decaimento máximo da rugosidade ao acaso relacionou-se inversamente com o DMP e com o DMG dos agregados estruturais.

Soil surface roughness is, among other factors, affected by soil tillage, cumulative rainfall and aggregate stability in relation to destructive water action. The soil surface roughness of a soil classified as a Haplumbrept was evaluated in an area where a water erosion experiment under natural rainfall has been carried out over the course of 15 years in the South of the Planalto Catarinense, Santa Catarina State, Brazil. The soil microrelief was characterized by the indices: roughness (RR), tortuosity (T) and limiting elevation difference (LD) and was measured in 2003 in a corn crop, and in 2004 in an oat crop (cumulative rainfall during the experimental periods was 229 and 350 mm, respectively). Moreover, water aggregate stability was evaluated and expressed by the mean weight diameter (DMP) and mean geometric diameter (DMG) of aggregates between the two crops, in 2004. The studied soil tillage system treatments were: plowing plus disking (PC), chisel plow plus disking (CM), and no-tillage (SD), both under corn and oat crops. One additional treatment used as reference consisted of bare soil tillage with plowing plus disking (SC). The surface roughness was evaluated five times under corn and four times under oat. The first evaluation was carried out immediately after soil tilling and the others every other week. The initial values of the RR, T, and LD indices were high and decreased with increasing rainfall on SC, PC AND CM treatments, while in the SD treatment the afore-mentioned indices were only high for oat and varied very little as the rainfall increased. The reduction in the random RR index was the highest in the BS treatment, while the lowest reduction occurred in the SD treatment. The values of all indices under study were reduced in comparison to that of the original microrelief condition, where the slope effects and the soil tillage marks had not been removed, with the condition where they were not considered. The RR, T, and LD indices evaluated in random conditions, were inversely correlated with the natural rainfall volume. The cumulative decay of the random RR index towards the end of the experiment was inversely correlated with the DMP and DMG of the soil structure aggregates.

A variabilidade espacial da rugosidade superficial do solo foi estudada a partir de uma grade de dados pontuais medidos com instrumentos de diferentes graus de precisão. Para a medição da rugosidade utilizou-se um rugosímetro laser, em condições de laboratório, sendo as leituras realizadas antes e após a aplicação de diferentes quantidades de chuva (0 mm, 10 mm, 55 mm, 85 mm). Nas condições de campo (pastagem e superfície arada) utilizou-se um rugosimetro de agulhas, e as leituras foram realizadas em quatro datas distintas. Verificou-se alta dependência espacial para a rugosidade superficial, com os dados obtidos em ambos os métodos e em todos os tratamentos. Os parâmetros dos semivariogramas obtidos com os dados do rugosímetro de agulhas apresentaram grandes variações nas diferentes datas, devido à forma de distribuição e ao tamanho dos agregados. Isso indica a dificuldade de encontrar um modelo tridimensional, representativo do microrrelevo, em condições de campo. Verificou-se grande semelhança em todos os semivariogramas obtidos a partir dos dados do rugosímetro laser (superfície simulada) indicando que, apesar das alterações na rugosidade superficial, não foram observadas modificações no comportamento da dependência espacial com a aplicação de diferentes quantidades de chuva.

The spatial variability of the soil surface roughness was analysed by instruments of different precision degrees in a grid of data points. For measuring the roughness it was used a laser reliefmeter before and after application of different amounts of rain (0 mm, 10 mm, 55 mm, 85 mm) in the laboratory. At field conditions (pasture and ploughed surface) a pin reliefmeter was used at four different dates. The results showed a great spatial dependence of soil surface roughness in both methods and for all treatments. The great variation of semivariogram parameters obtained with pin reliefmeter data for all different dates was due to the distribution and size of soil aggregates. This indicates how difficult it is to obtain a representative tridimensional microrelief model at field conditions. All other semivariograms obtained with laser reliefmeter data (simulated surface) were similar among themselves, indicating that despite the alterations in the soil surface roughness, the spatial dependence pattern did not change with different amounts of rain.